ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАКЕЕВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ по безопасности работ в горной промышленности

МакНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ АГРЕГАТИРОВАННЫХ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЕЙ

МАКЕЕВКА-ДОНБАСС

1971

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МАКЕЕВСКИЙ ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЗОЛЮЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО БЕЗОПАСНОСТИ РАБОТ В ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (МакНИИ)

Утверждено МакНИИ 29 декабря 1971 г.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по проектированию и эксплуатации шахтных агрегатированных воздухоохладителей

Макеевке-Донбасс 19 7 1

11

сводится к определению необходимого режима работы агрегата, выбранного из типового ряда. При проектировании и эксплуатации воэможты различные задачи. Наиболее характерные разобраны на примерах, приведенных в конце настоящих указаний.

Исходными данными для расчета воздухоохладителей являются:

холодопотребность    - Q, ₍    ккап/час

расход вентиляционного воздуха по штреку - \/_э г^/пин параметры воздуха до охлаждения: температура по сухому термометру -фр,град, температура по мокрому термометру - tp, град.

Эти данные определяются в результате прямого и обратного тепловых расчетов вентиляционного воздуха.

По величине холодопотребности и возможному расходу вентиляционного воздуха через аппарат необходимо, используя таблицу 2, выбрать тип агрегатированного воздухоохладителя, производительность которого наиболее близка к требуемой. При этом следует учитывать, что наиболее благоприятные гигиенические условия и режим работы аппарата создаются в том случае, когда через воздухоохладитель проходит близкая к единице доля воздуха от воздуха, проходящего по выработке. Исходя из этого, во всех случаях, когда воздухоохлздитель непосредственно соединен с вентилятором (рис.7а),долю воздуха, проходящего через аппарат, следует доводить до С,9* 0,95.

Расход воздуха через аппарат определяется по графикам рис.8,9, на которых, кроме характеристик вентиляторов, представлены аэродинамические характеристики воздухоохладителей для случая, когда вентиляторы непосредственно совдиаоньг с диффузорам/ аппаратов.

Если вентиляционная сеть дополняется воздуховодам, включеутиши между вентилятором и воздухоохладителем, либо устанавливаемыми после аппарата, тогда аэродинамическое сопротивление сети увеличивается. Для определения фактического расхода воздуха через аппарат следует рассчитать характеристику данной вентиляционной сети,использовав соответствующие инструктивные материалы по расчетам шахтных воздуховодов, и совместить ее с характеристикой вентилятора, величину аэродинамического сопротивления конфузора в расчетах рекомендуется принимать равной 0,57куч.

12

Нормализованная производительность агрегатированиях воздухоохладителей

Таблица 2

Тип ! Холодопроизводи-агре- ! тельность х), гата ! тыс.ккал/час 1 i -! Расход воздуха! Аэродина-* Расход хлад оно-! I расчетный), ! мическое ! сите ля (расчет-! ir/uHH ! сопротив-f ный), ^ /хзпп ! ление о ! ы/час I кг сек*6 ! ! ! АРва-1 131,5 268,0 5,6 24,0 АРВЭ-2 205,0 438,0 3,14 33,0 АРВЭ-3 287,0 618,0 2,0 43,0 АРЕП-1 90,5 150,0 11,9 24,4 APffl-2 111,5 200,0 11,9 24,4 АРЕП-3 129,5 250,0 11,9 24,4 АРЕП-4 173,0 330,0 6,7 32,5

Холодопроизводительность рассчитана для условий : температура рудничного воздуха - 26°С; относительная влажность воздуха 0,85, удельный вес Y -1,275 кг/м³. Барометрическое давление ft -825 мм рт.ст.;

температура хладоносителя на входе в агрегат t_3tb»10°C.

13

В связи с тем, что фактические условия работы воздухоохладителя отличаются от нормализованных, то есть принятых при составлении табл.2, холодопроизводительность аппарата будет отличаться от приведенной в таблице. Поэтому необходимо учесть отклонение холо-д©производительности аппарата от нормализованной.

Для обеспечения расчетных температур рудничного воздуха холодопроизводительность воздухоохладителя должна равняться холодопотребно ст и в месте установки аппарата Q^= Qj

Действительная холодопроизводительность аппарата определяется по формуле

ккал/час,    W

где Q_#- нормализованная холодопроизводительность агрегата,

к к ал . час ⁹

поправочный коэффициент, учитывающий влияние относительной влажности ;

-    поправочный коэффициент, учитывающий влияние барометрического давления;

-    поправочный коэффициент, учитывающий влияние удельного веса рудничного воздуха;

K\_v#- поправочный коэффициент, учитывающий влияние раехода воздуха через аппарат;

\Tlt~ поправочный коэффициент, учитывающий влияние начальных температур рудничного воздуха и хладоносителя ;

n_v^ поправочный коэффициент, учитывающий влияние расхода хладоносителя через аппарат.

Численное значение величины нормализованной холодопроизгоди-тельиости О₀принимается по табл.2.

В каждом конкретном случае величины коэффициентов П*,П*,П* являются постоянкши, не зависящими от воли проектировщика. Величина коэффициента f\v₄определяется принятой схемой взаимной установки воздухоохладителя и вентилятора.

Исходя из требований, изложенных в разделе П настоящих указаний, схема соединения вентилятора с воздухоохладителем выбире^тся

^х^ Действительная холодопроизводительность учитывает количество тепла, ыаделяющееся в вентиляторе.

14

из условия максимального пропуска воздуха через агрегат с учетом горно-технических и горно-геологических факторов. Таким образом, в кавдом конкретном случае для свободного варьирования остаются лишь величины, определяющие значения коэффициентов r\_t и W_V3K

Для определения величины относительной влажности рудничного воацуха по данным "сухой" и "мокрой" температур можно воспользоваться графиком (рис.10).

Барометрическое давление воадуха в месте расположения воздухоохладителя определяется по формуле:

В=Р« ♦ Q09H, мм рт. ст.;    (2)

где - барометрическое давление атмсоферного воздуха, мм рт.ст. ; И - глубина, на которой проходит выработка в месте установки воздухоохладителя, м;

Для определения удельного веса рудничного воздуха следует определить по графику (рис. 11) парциальное давление насыщенных водяных паров в рудничном воздухе. Удельный вес рудничного воздуха определяется по формуле:

где?>=:Ц>*Р> - парциальное давление водяных пэров в рудничном воздухе, мм рт.ст.

Поправочные коэффициенты Пу , и определяются по графикам на рис.12, 13, 14,

Поправочный коэффициент n_Vf определяется для соответствующего агрегата по графикам на рис. 15,16.

Приняв температуру хладоносителя на входе в воздухоохлади -тельце учетом предполагаемого режима работы всех воздухоохладителей, холодильных машин, протяженности сети трубопроводов и вида изоляции, по соответствующей номограмме на рис.17,18,19,20,21 определяется эначение коэффициента у\^ на пересечении кривой t^=constc соответствующим значением температуры рудничного воздуха t^ep .

Величина последнего неизвестного коэффициента У\у_ж определяется из формулы (1), записанной в виде

у> - Os_i_

^v~- Qo *V*V*V*w«*t

Используя графики (рис.22,23), по величине коэффициента Пуз*, определяется расход хладоносителя через воздухоохладитель, который при соблюдении всех приведенных выше параметров охлаждаемого воздуха и хладоносителя обеспечит необходимую холодопроизводительность.

Потеря напора хладоносителя определяется по рис.24.

ТУ. Оптимально условия работы

1. При выборе режима работы воздухоохладителя с учетом конкретных значений тепловлажностных параметров рудничного воздуха в месте установки аппарата возможны случаи, когда расчетное количество хладоносителя выйдет за пределы рекомендуемого диапазона, представленного на графиках (рис.22, 23). Если потребное количество хладоносителя меньше минимального, это свидетельствует о том, что выбран аппарат большего типоразмера. Если потребное количество хладоносителя больше максимального, холодопотребность превышает возможную холодопроизводительность аппарата в выбранных условиях.

В том и другом случае необходимо выполнить перерасчет режима работы воздухоохладителя по методике, гредставленной в разделе И, с учетом следующих рекомендаций, которые представлены в порядке, соответствующим их экономической и технической целесообразности.

А. Если расчетный расход хладоносителя ниже минимального рекомендуемого расхода, необходимо:

а)    придать к установке агрегат меньшего типоразмера;

б)    увеличить температуру хладоносителя на входе в аппарат (только за счет изменения режима работы холодильной машины, если это возможно осуществить без ущерба для других аппаратов);

в)    снизить расход охлаждаемого воздуха, то есть уменьшить долю охлаждавмэго воздуха от всего количества вентиляционного воздуха, проходящего по выработке в месте установки воздухоохладителя.

Б. Если расчетный расход хладоносителя выше максимального рекомендуемого расхода, необходимо:

16

а) приблизить агрегат к объекту охлаждения;

0) принять к установке агрегат большего типоразмера ;

в)    установить два агрегата параллельно по охлаждаемому воацуху (рис.25 в,г);

г)    установить два агрегата последовательно по охлаждаемому воздуху (рис.25 а, б) ;

д)    снизить температуру хлацоносителя на входе в аппарат.

2. При реконструкции шахтной холодильной установки могут возникнуть такие условия, когда существующая сеть хладоносителя и насосы не смогут обеспечить расчетный расход хладоносителя.

В этих случаях необходимо определить величину расхода хладоносителя, которая может быть обеспечена существующей сетью, и принять ее в расчете воздухоохладителя.

Для обеспечения потребной холод ©производительности агрегата необходимо:

а)    приблизить агрегат к объекту охлаждения;

б)    принять к установке агрегат большего типоразмера;

в)    снизить температуру хладоносителя на нходе в агрегат;

г)    установить два агрегата параллельно по охлаждаемому воздуху;

д)    установить- два агрегата последовательно по охлаждаемому воздуху.

При установке двух агрегатов последовательно по воздуху (рис.25 а,б) во всех случаях, когда расход хладоносителя меньше максимального, хладоноситель следует направлять последовательно через оба аппарата (рис.25 б). В случае, если расход хладоносителя выше максималъно-догустимого, рекомендуется параллельная схема соединения (рис.25 а).

В случае установки двух воздухоохладителей последовательно по обрабатываемому воздуху необходимо проверять возникающие перепады температур с тем, чтобы плед отвратить простудные заболевания у горнорабочих, вызываемые переходом из зоны с высокой температурой в зону с низкой температурой воздуха.

При установке двух воздухоохладителей параллельно по обрабатываемому воздуху (рис.25 в,г), если расход хладоносителя меньше

ОГЛАВЛЕНИЕ

Oip.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ................................... 5

1. Конструкция.................................... 5

П. Рекомендации по проектированию................. 10

III.    Выбор и расчет............. 10

IV.    Оптимальные условия работы..................... 15

V.    Транспортировка, монтаж и эксплуатация ........ 18

Рисунки 4-26 .....................................21-42

Примеры расчета воздухоохладителей ................ 43

- 4 -

Настоящие методические указания разработаны МакНИИ на основании многолетнего опыта гроектирования и эксплуатации шахтных воздухоохладителей, а также теоретических исследований, выполненных в последние годы.

В указания включены данные о конструкции и технической характеристике шахтных агрегатированных воздухоохладителей, серийный выпуск которых освоен Моспинсхими ЦЭММ треста Донецкуглеобогащение. Деется графоаналитический расчет (выбор) и приводятся рекомендации по монтажу и эксплуатации воздухоохладителей.

Методические указания являются руководящим материалом и предназначены для инженерно-технических работников проектных организаций и угольных шахт (комбинатов), эксплуатирующих шахтные холодильные установки кондиционирования воздуха.

Настоящие указания составлены научнъюи сотрудниками кандидатом технических наук Черниченко В. К. и инженером Юцкевичем И. В.

- 5 -

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Агрегатированные воздухоохладители относятся к группе местных воздухоохладителей и предназначены для обработки воздуха, поступающего в очистные и подготовительные забои шахт. Агрегаты периодически передвигаются по мере отработки лавы или прохождения тупиковой выработки.

Основной диапазон изменения холодопотребности очистных и подготовительных выработок шахт покрывается радом агрегатов, со -стоящим из семи типоразмеров (табл.1).

Три типа агрегатов оборудованы электровентиляторами и четыре - пневмовентиляторами. Первые предназначены для установки в выработках шахт, допускающих применение электроэнергии. Вторые устанавливаются в выработках, где применение электроэнергии запрещено.

В качестве хладоносителя, подаваемого в агрегатированнш воздухоохладители, служит вода.

Для охлаждения рудничного воздуха, поступающего в лаву, в случае необходимости могут быть установлены параллельно или последовательно несколько агрегатированных воздухоохладителей.

1. Конструкция

Агрегатированные воздухоохладители собираются на специальной тележке из типовых ребристотрубных секций (рис.1). Крепление секций между собой и к раме тележки производится при помощи бол -товых соединений. Трубки располагаются горизонтально. Электровентиляторы размещаются на самостоятельной тележке, а ппевмовентиля-торы крепятся непосредственно на диффузоре воздухоохладителя. Общие виды агрегатированных воздухоохладителей представлены на рис.2,3.

Агрегаты изготавливаются (в зависимости от заказа) для колеи б00 и 900 мм.

Для обеспечения установки воздухоохладителя у стенки выработки или в ее уширении,беэ специальной прокладки рельсового пути со стрелкой для заезда, агрегаты оборудованы стационарными винтовыми домкратами и катками. Для удобства установки домкраты выполнены поворотными,

- б -

Таблица 1

Техническая характеристика ряда агретегированных воздухоохладителей

та |-*-!ций!тора I длина I ширина ! высота) по вы—! по хо-!    | if    If соте I ду I    |    ' I_!_[_ !ВОЗДУХВ    I    !_[

АРВЭ-1 4120 1220 1250 3 8 1 ВМ-5 3770 АРВа-2 4120 1220 1550 4 8 1 вдах) 4132 АРВЭ-3 4120 1220 1841 5 8 1 ВМ-830 5578 АРШ-1 2952 950 1250 3 8 0 ВШ-4 i960 АРЕП-2 3250 950 1250 3 8 0 ВШ-5 1970 АРШ-3 3430 950 1250 3 8 0 ВМЬб 2140 АРНТ-4 3430 950 1560 4 8 0 ВШ-6 2580

Примечания. x:)Bp_et^_{eHH0) до} освоения серийного выпуска вентиляторов ВМ-6 и ВМ-8, агрегат АРВЭ-2 оборудуется двумя вентиляторами ВМ-5, агрегат АРВЭ-3 -двумя вентиляторами СВМ-6М.

XX)

Длина агрегата определена с учетом размера вентилятора на тележке при условии непосредственного (черев гибкую вставку) соединения воздухоохладителя с вентилятором и без конфузора.

10

Тележки с<5орудоваяы буферными и прицепнши устройствами из нормализованных деталей, которые обеспечивают транспортировку воздухоохладителей в шахте.

П. Рекомендации по проектированию

Лгрегаггировакнаг воздухоохладители используются в схемах местного охлаждения рудничного воздуха стационарными холоди льнши установками.

Выбор места установки а пирата б выработке производится на основании результатов тепловых расчетов и технико-экономических решений. Агрегаты устанавливаются у стенки горной выработки или в ее утре ни и (рис.4) с соблюдением зазоров, обусловленных Правилами безопасности.

Б проекте размещения воздухоохладителя в горной выработке необходимо предусматривать установку запорной арматуры и измерительных средств в соответствии с принципиальной схемой, приведенной на рис.5. В качестве расходомеров применяются скоростные счетчики или дроссельные расходомеры.

В проектах установки воздухоохладителей необходимо: предусматривать разрыв струи хладоносителя либо устройство расширительной емкости, устанавливать вентилятор так, чтобы воздухоохладитель находился только на стороне нагнетания воздуха; хладоноситель подключать в противоток движению охлаждаемого воздуха.

Перед воздухоохладителем на линии хладоносителя необходимо устанавливать фильтр-отстойник (грязевик промывочный), выполняемый по нормали МН-1265-55, общий вид которого приведен на рис.б.

Соединение вентилятора с воздухоохладителем производится по схемам, представленным на рис.7.

Максимальный расход охлаждаемого воздуха достигается в схеме "а", поэтому ее следует считать основной.

Ш. Выбор и расчет

Работа воздухоохладителя должна обеспечить покрытие всей холод опотребности участка (забоя). Однако каждый агрегатированный воздухоохладитель имеет постоянную теплообменную поверхность и может обработать определенное количество воздуха. В этих условиях расчет